第二章热力学第一定律
第二章热力学第一定律
思考题
1热量和热力学能有什么区别？有什么联系？
答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存
量。二者的联系可由热力学第一定律表达式qdupdv看出；热量的传输除了可能引起做
功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。
2如果将能量方程写为
或那么它们的适用范围如何？
qdupdvqdhvdp
答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为
uhpv，dudhpvdhpdvvdp对闭口系将du代入第一式得qdhpdvvdppdv即qdhvdp。
3能量方程qdupdv（变大）与焓的微分式dhdudpv（变大）很相像，为什么热量q不
是状态参数，而焓h是状态参数？
答：尽管能量方程qdupdv与焓的微分式dhdudpv（变大）似乎相象，但两者
的数学本质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就
是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：蜒dhdudpv
因为
du0，dpv0
所以
因此焓是状态参数。
dh0，
而对于能量方程来说，其循环积分：
蜒qdupdv
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f第二章热力学第一定律
虽然：但是：所以：
因此热量q不是状态参数。
du0pdv0q0
4用隔板将绝热刚性容器分成A、B两部分（图213），A部分装有1kg气体，B部分为高度真空。将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能不能用qdupdv来分析这一过程？
答：这是一个有摩擦的自由膨胀过程，相应的第一定律表
达式为qdudw。又因为容器为绝热、刚性，所以
q0，w0，因而du0，即u2u1，所以气体的
热力学能在在膨胀前后没有变化。
A
B
如果用qdupdv来分析这一过程，因为
bB
q0，必有dupdv，又因为是膨胀过程dv0，所
图213B
以du0，即u2u1这与前面的分析得出的u2u1矛盾，
得出这一错误结论的原因是自由膨胀是自由膨胀是r